老工程师3招教你实现可穿戴超低功耗设计

工程师盼望能开发像手表、血氧计或血压监测仪这样的可穿戴式设备？智能手表所需的小尺寸和高级功能给系统设计人员带来了两个基本挑战：工程师将如何在规定的封装内塞进所需要的一切？工程师如何给设备供电？

老工程师分享三种解决方案，能在可穿戴式电子产品中实现超低功耗运行：


1.尽可能在待机模式下运行

实现较长电池寿命的关键是：通过减少没必要的系统活动让运行时的电流消耗最低。这意味着除关闭某些功能外，还要在微控制器的睡眠或待机模式以及电源的省电模式下运行。例如，当用户不看他（或她）的手表时，关掉手表的显示屏。或当SimpleLink  Bluetooth 低能耗CC2541无线微控制器（MCU）能只通过睡眠定时器而非定时器1运行时，电源电流从大约90μA降低到仅为0.6μA —— 省电率超过99％！此外，任何后台任务在代码内必须是由中断驱动的。这样，微控制器就能尽量一直在睡眠模式下运行，只有当中断命令它时才唤醒。


2.使待机模式下的电流消耗最低

一种关键的技术驱动因素是在这些待机模式下减少汲取的电流。例如，采用EnergyTrace++技术的MSP430F59xx（FRAM）微控制器在待机模式下仅消耗450nA的电流，这得归功于其极低泄漏的FRAM存储器。如果工程师用TPS82740A为该微控制器供电，那么当工程师供电时即便该微控制器略有漏电，从单节锂离子电池汲取的电流大约也只有750nA。在这种情况下，360nA的静态电流（IQ）与DCS-Control拓扑结构这两大优势珠联璧合，当然能实现这样低的待机功耗。如果工程师的电流消耗真有那么低，工程师必定需要负载开关来断开已关掉的子系统（根据其电源电压），以免它们从系统泄漏电流。


3.进行集成以节省宝贵的印刷电路板（PCB）空间

由于工程师已将功耗降到了一个合理的水平，因此电池就不需要每天充电了。第二道难题是空间问题 —— 工程师打算把一切器件（微控制器、传感器、电源、电池等）放置到哪里？对于该挑战，集成法可帮工程师大忙。TPS82740A是MicroSIP器件，它集成了所有必需的无源组件以及一个负载开关！这比具有相同超低功耗性能（已优化）的分立式TPS62740型实施方案小75％以上。此外，MSP430F59xx还集成了多种功能，如温度传感器功能、差分输入模数转换器功能、8选1多路复用器LCD显示器驱动器功能和256位加密功能。只需添加一块电池和一些其它的系统专用传感器，工程师基本上就大功告成了！


在待机模式下运行、使待机模式下的电流消耗最低、进行集成以节省电路板空间 —— 这三种方法可让工程师的下一个可穿戴式设计大获成功。另外还有哪些方法能在可穿戴式设计中省电？有经验的网友可以在文末分享自己的经验。